Appunti del Corso di fisica
per istituti professionali
Istituto Professionale «Azuni» di Pula
Classi Prime
Appunti estratti dal testo adottato, a cura del Prof. Paolo Cabitza.
Lo studente studi a casa gli esercizi svolti dal testo e ne verifichi la comprensione
mediante la risoluzione di quelli che gli vengono successivamente proposti
Di cosa si occupa la fisica
• La fisica studia i fenomeni naturali osservando i
cambiamenti che si verificano nell’ambiente e nei corpi
durante il loro verificarsi.
• La fisica è una scienza sperimentale che cerca di
comprendere e formulare con linguaggio matematico
le leggi naturali per descrivere in modo preciso,
qualitativamente e quantitativamente,
gli stessi fenomeni.
In tal modo essa li può eventualmente riprodurre in
laboratorio per verificare o smentire in ogni momento
la validità di dette leggi, fino a prova contraria.
Le grandezze fisiche
• Una affermazione scientifica, riferita ad un
fenomeno osservato, deve essere oggettiva e
verificabile da chiunque in ogni momento.
Perciò si deve basare su quelle caratteristiche,
dei corpi e dei fenomeni, che siano misurabili
in associazione a valori numerici chiaramente
espressi mediante particolari unità di misura .
• Queste caratteristiche misurabili vengono
chiamate «Grandezze Fisiche»
Una grandezza fisica è pertanto una
caratteristica di un corpo o di un fenomeno che
può essere misurata
• Scelta pertanto l’unità di misura come grandezza di
riferimento a cui viene associato il valore unitario 1,
occorre confrontarla con la grandezza di cui si vuol
conoscere il valore per ottenerne la misura.
Lo strumento di misura è un dispositivo
che consente di effettuare il confronto tra la grandezza
fisica e la sua unità di misura.
Es.: il termometro per la temperatura(T), l’orologio per il tempo(t),
Il metro per la lunghezza (l), la bilancia per la massa (m), etc..
Adozione di un metodo di misura
è la scelta delle strategie da seguire per il
confronto tra grandezza fisica e unità di misura
Una misura si dice diretta
Quando la grandezza da misurare è confrontata
direttamente con la corrispondente unità di misura:
Es.: misura della lunghezza di una matita e del lato di un tavolo.
Si dice invece indiretta
Quando il valore della la grandezza è ottenuto mediante l’utilizzo
di operazioni matematiche da applicare a misure dirette
Es: misura dell’area della superficie del tavolo o del volume di un solido
Il Sistema di unità di misura Internazionale:
costituisce l’insieme delle unità di misura delle
grandezze fisiche e dei loro campioni conservati nel
Museo dei Pesi e delle Misure di Sèvres presso Parigi
Nel SI i campioni di unità di misura sono definiti per
sette grandezze fisiche fondamentali.
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la Lunghezza (l) che ha il metro (m) come unità di misura
la massa (m) che ha il kilogrammo (kg) come unità di misura
Il Tempo (t) che ha il secondo (s) come unità di misura
la Temperatura (T) che ha il kelvin (K) come unità di misura
l’Intensità di corrente (i) che ha l’ampere (A) come u.di m.
l’Intensità luminosa (IL) che ha la candela (cd) come u.di m.
La quantità di sostanza (n) che ha la mole (mol) come u.d.m.
Le unità di misura delle grandezze fondamentali
del SI sono indipendenti da quelle delle cosidette
Grandezze fisiche derivate
esse sono legate ad una o più grandezze fondamentali
le loro unità di misura sono espresse da relazioni
tra unità di misura delle grandezze fondamentali.
• l’Area ha come unità di misura il metro quadrato (m )
• Il Volume ha come unità di misura il metro cubo (m )
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• La Densità ha per unità di misura il kg a metro cubo (kg/m3)
• La Forza ha come unità di misura il newton (N)
• La Pressione ha come unità di misura il pascal (Pa)
• Il lavoro, l’energia e il calore hanno per u.di m. il joule (J)
• La velocità ha come unità di misura il metro al secondo (m/s).
La densità di un corpo è espressa dal rapporto tra
la massa del corpo stesso ed il suo volume: d=m/V
l’unità di misura della densità è il kilogrammo a metro cubo (kg/m3)
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Densità di alcune sostanze a 0°C e a pressione normale (1Atm)
Sughero:
300 kg/m3
Ghiaccio:
900 kg/m3
Acqua distillata: 1000 kg/m3
Acqua di mare: 1020 kg/m3
Acciaio inox:
7800 kg/m3
Ferro:
7880 kg/m3
Piombo:
11345 kg/m3
Mercurio:
13500 kg/m3
Oro:
19600 kg/m3
Platino:
21300 kg/m3
Si dice portata di uno strumento di misura il massimo
valore della grandezza che esso è in grado di misurare.
Si dice sensibilità dello strumento il più piccolo valore
della grandezza che esso è in grado di apprezzare
• Il metro da muratore ha una portata di 100 cm
ed una sensibilità di 0,1 cm (1 millimetro);
invece
Il metro da sarto ha la portata di 150 cm
ed una sensibilità di 0,5 cm (5 millimetri)
Anche la misura più accurata
è sempre affetta da una IMPRECISIONE
detta incertezza o errore di misura
•
Misurando la lunghezza di un oggetto ci accorgiamo che la sua misura è compresa
all’interno di un intervallo (tra un valore minimo e un valore massino)
che in genere corrisponde alla sensibilità dello strumento.
La misura si esprime con due numeri che contengono
l’informazione per risalire all’intervallo suddetto:
1) Il valore misurato: lm=(lmin+lmax)/2 (semisomma)
2) L’errore: El = (lmin-lmax)/2
(semidifferenza).
Nota: per strumenti con elevata sensibilità l’intervallo viene
considerato come il doppio della sensibilità e l’errore assoluto
è considerato pari alla sensibilità stessa .
Errori sistematici sono quelli che influenzano la misura sempre in
eccesso o sempre in difetto e sono dovuti a errori di
fabbricazione degli strumenti di misura
• Errori accidentali
• sono gli errori di lettura, cioè quelli legati alla
sensibilità dello strumento e dipendono dalla
lettura effettuata con quello strumento;
• oppure sono errori statistici dovuti al fatto che
ripetendo più volte la misura di una grandezza
fisica i risultati differiscono casualmente tra loro.
In questo caso si assume come valore più probabile della misura
la media aritmetica di tutte le misure effettuate (l del tavolo)
e l’errore è dato dalla semidifferenza tra il valore massimo e quello minimo.
Viene detto errore relativo il rapporto tra l’errore
assoluto e la misura della grandezza: => Er=Eg/Gm.
Moltiplicando l’errore relativo per 100 si ottiene l’errore
percentuale che indica la precisione della misura
• Se la misura di una lunghezza è l = (12,0+/- 0,2) m
Si ha Er = 0,2m/12,0m = 0,016666667 e, infine,
E% = Er*100 = 0,016666667*100 = 1,667%
• Se la misura di una lunghezza è l = (0,035+/- 0,001) m
Si ha Er = 0,001m/0,035m = 0,02857 e, infine,
E% = Er*100 = 0,02857*100 = 2,857%
Si noti come la precisione è maggiore per misure più grandi
(ad errore percentuale minore corrisponde precisione maggiore e viceversa
pur in presenza di errori assoluti maggiori).